一种集成固相萃取柱的表面增强拉曼检测芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微流控芯片和表面增强拉曼检测芯片，具体地说是一种用于集成固相萃取柱和表面增强拉曼检测于一体的芯片。
【背景技术】
[0002]固相萃取(SPE)技术广泛应用于分离/纯化，浓缩或富集痕量待测物、除去干扰物，提高待测物的浓度和检测灵敏度，是一种常用和重要的样品预处理方法。利用芯片微加工技术所形成的微流通道结构在微流控平台上完成SPE操作具有许多常规SPE技术所不及的优点，比如萃取速度快，样品/试剂消耗低，可于其他操作单元集成等。
[0003]拉曼光谱技术是分析各种分子结构和鉴别物质种类的最重要光谱技术，它具有快速，简单，可重复，无损伤的特点且可以在各类复杂环境下和水溶液体系中进行检测，与其他光谱技术相比具有突出的优势。1974年发现的表面增强拉曼光谱技术(SERS)利用具有纳米结构的金属基底的表面等离激元诱导的表面电磁场的增强，可以极大地提升待测物的检测灵敏度，从而克服了拉曼光谱技术无法用于痕量物质检测的弱点。
[0004]目前，已经出现了多种基于SPE技术的微流控芯片，可应用于待测物质的萃取和富集。也出现了多种基于表面增强拉曼原理的检测芯片。现有的基于SPE技术的微流控芯片均需收集SPE前处理后的洗脱液后再行检测而不能实现前处理和检测的一体化，微微流控通道为微米级(小于1mm)，存在制作加工复杂，通道容易堵塞的缺点，且前述微流控芯片均未集成表面增强拉曼检测基底，这也导致了该类芯片的应用和检测效果受到了限制。而基于表面增强拉曼原理的检测芯片由于未集成SPE前处理操作单元，其应用也收到了限制。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种集成固相萃取柱的表面增强拉曼检测芯片及其制备和实用方法，以期通过该种新型芯片的设计实现SPE技术和表面增强拉曼检测的一体化，从而实现对待测物更准确，更灵敏和更方便的检测。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为:
[0007]—种集成固相萃取柱的表面增强拉曼检测芯片，其特征在于，该芯片包括上、中、
下三层基片，
[0008]中层基片设有微流通道(7)、样品检测池(6)和筛板槽(3)，微流通道(7) —端设有样品入口(5)，另一端靠近样品检测池(6)并设出样口(8)，在出样口⑶和样品检测池
(6)之间一个坝(4)，样品入口(5)和出口(8)之间设两个筛板槽(3)，筛板槽内放入用于防止填料被流体冲走的筛板；其中二个筛板槽中间的微流通道形成填料填充通道；
[0009]上层基片设有进样口⑴、底面设有表面增强拉曼检测基底(2)，其中表面增强拉曼检测基底(2)对准中层基片的样品检测池￠)，进样口(1)对着中层基片微流通道的样品入口(5)；
[0010]下层基片上设有检测池出口(10)，检测池出口(10)位于样品检测池正下方且连通中层的出样口(8)。
[0011]在本实用新型的较佳实施例中，微流通道(7)宽度为1-5_。
[0012]在本实用新型的较佳实施例中，下层基片上还设有用于填充固相萃取填料用的填料进料口 (9)0
[0013]在本实用新型的较佳实施例中，填料进料口(9)底部设有盖板(11)。
[0014]在本实用新型的较佳实施例中，坝(4)的底面与中层和下层基片交界面等高。
[0015]本实用新型提供的用于集成固相萃取柱的表面增强拉曼检测芯片通过翻转芯片可以实现固相萃取和洗脱一体集成，且将表面增强拉曼检测与固相萃取等步骤通过微流控设计结合起来，操作简单快捷，且实现了待测样品的在线拉曼检测和SPE操作的一体化。
[0016]本实用新型具有如下优点:
[0017]1，当本芯片的进样口朝上时，样品溶液和洗涤液通过样品入口流入微流通道，流经固相萃取柱富集后被坝结构阻挡，然后通过下方的出样口流出芯片，不进入样品检测池，通过该步骤可实现待测物的固相萃取和洗涤。
[0018]2，当本芯片的进样口朝下时，洗脱液通过样品入口注入微流通道，将固相萃取柱中待测物洗脱后漫过坝结构流入样品检测池，通过该步骤可实现待测物的洗脱。
[0019]3，当洗脱液流入样品检测池后，待测物与表面增强拉曼检测芯片结合，然后可进行拉曼检测
[0020]4，本实用新型微流通道结构为毫米级，不同于常见的微米级通道，毫米级通道具有加工简单，成本低，无需复杂专用微流控进样设备，只需要利用移液枪或注射器等取样工具，即可实现快速进样。且毫米级的通道具有进样速度快，不易被堵塞，芯片制备成功率高的优点。
[0021]5，本实用新型设计简单，构思巧妙，通过翻转芯片这一简单操作实现固相萃取和洗脱的一体集成，并结合表面增强拉曼检测芯片实现SPE前处理和表面增强拉曼检测的一体化。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的芯片结构示意图，其中分为上中下三层，上层中1为进样口，2为表面增强拉曼检测基底(粘在下方)。中层3为筛板槽，4为坝结构，5为进样口，6为检测池，7为填料填充通道，8为出样口。下层9为填料进料口，10为检测池出口，11为填料进料口盖板。
[0023]图2为本实用新型的整体结构示意图；
[0024]图3为本实用新型检测结果图。其中实线为含有柠檬黄的饮料的检测谱图，虚线为不含有柠檬黄饮料的检测谱图
【具体实施方式】
[0025]实施例1
[0026]参见图1和图2，本实用新型一种用于集成固相萃取柱和表面增强拉曼检测与一体的芯片，芯片由上、中、下三层基片及盖板封接而成，其上层设有进样口 1和表面增强拉曼检测芯片2 ;中层设有微流通道7、样品检测池6和筛板槽3，微流通道7 —端设有样品入口 5，另一端设出样口 8。出样口 8和样品检测池6之间设有一个坝4，在样品入口 5和出样口 8之间设两个筛板槽3，筛板槽3用于放入聚合物筛板，用于防止填料被流体冲走；其中二个筛板槽3中间微流通道形成填料填充通道。坝结构的底面与基片的交界面(中层和下层基片交界面)等高，坝结构用于防止样品清洗液进入检测池内，样品检测池内可容纳表面增强拉曼检测基底2 ;下层基片上设有检测池出口 10和填料进料口 9，检测池出口 10在样品检测池正下方且与样品检测池大小一致，并连通出样口 8。填料进料口 9在填充柱床通道的正下方，用于填充固相萃取填料用，填充完后用盖板11封住填料进样口。
[0027]芯片材料可以为PMMA、PDMS或能以它们为模板的各种聚合物以及它们的复合体，填充通道内填充有正向吸附的固相萃取填料。微流通道7宽度为1-5_。
[0028]表面增强拉曼检测基底可以采用如下步骤制作:
[0029]1)首先合成金纳米粒子，将200ml质量分数为0.01 %的HAuC14水溶液加热至沸腾，迅速加入1.4ml质量分数为1 %柠檬酸钠水溶液，约lmin后溶液颜色从先前的淡黄色变成黑色，2?3min后又变成棕红色，继续保持微沸40min，停止反应，水浴冷却。即得到综红色粒径约为55nm Au纳米粒子。
[0030]2)取1000 μ L上述Au纳米粒子4500rpm/min下离心8min，移去上清，即得到体积约为10 μ L的浓缩粒子。吸取上述样品5 μ L滴加在洁净硅片上，空气中自然干燥；即可得到表面增强拉曼检测基底。
[0031]芯片制作步骤如下:
[0032]1)先设计好的芯片结构图，如图1所示，导入二氧化碳激光光刻机软件内，按照设计图光刻出所需的ΡΜΜΑ材料的芯片部件，
[0033]2)在中层基片的筛板槽中放入固定尺寸的聚合物筛板，用于防止填料在流体经过时候被冲走；
[0034]3)按照设计图顺序，将上中下上层基片固定好，利用热压机，按照设定升温程序进行键合，键合完毕等待降温后取出芯片；
[0035]4)将正向固相萃取填料(聚酰胺粉)装入5ml注射器内，然后利用注射器将填料通过芯片下层的填料进料口注入芯片通道内；
[0036]5)最后在填料进料口周围滴加一层薄薄的三氯甲烷，将盖板放置上去压实十秒钟，然后放置五分钟。
[0037]6)将制作好的表面增强拉曼检测基底利用胶水在检测池底部，即可完成整个检测芯片的制作。
[0038]实施例2
[0039]检测步骤:
[0040]1)将芯片进样口朝上，利用注射器取1ml含有柠檬黄色素的橙汁饮料，通过进样口缓慢注入芯片内，废液通过出样口由于重力作用往下滴落，同时由于坝结构阻挡不会流入检测池内，防止表面增强拉曼检测基底被样品废液污染。
[0041]2)在利用注射器依次缓慢注入洗涤液(1ml水溶液和1ml乙醇溶液)用于洗涤固相萃取柱，将固相萃取柱上杂质洗涤下来；
[0042]3)将芯片翻转，进样口朝下，利用注射器注入洗脱液(0.5ml, 1%乙醇氨溶液)将样品洗脱下来，洗脱液漫过坝结构，流入检测池内与表面增强拉曼基底接触。
[0043]4)放置10秒后，将芯片放入激光拉曼光谱仪镜头下方，对焦后直接进行检测，即可得到样品谱图(见图3)。
【主权项】
1.一种集成固相萃取柱的表面增强拉曼检测芯片，其特征在于，该芯片包括上、中、下三层基片， 中层基片设有微流通道(7)、样品检测池(6)和筛板槽(3)，微流通道(7) —端设有样品入口(5)，另一端靠近样品检测池(6)并设出样口(8)，在出样口⑶和样品检测池(6)之间一个坝(4)，样品入口(5)和出口(8)之间设两个筛板槽(3)，筛板槽内放入用于防止填料被流体冲走的筛板；其中二个筛板槽中间的微流通道形成填料填充通道； 上层基片设有进样口(1)、底面设有表面增强拉曼检测基底(2)，其中表面增强拉曼检测基底⑵对准中层基片的样品检测池(6)，进样口⑴对着中层基片微流通道的样品入口(5)； 下层基片上设有检测池出口(10)，检测池出口(10)位于样品检测池正下方且连通中层的出样口 (8)02.如权利要求1所述的一种集成固相萃取柱的表面增强拉曼检测芯片，其特征在于:微流通道(7)宽度为l-5mm。3.如权利要求1所述的一种集成固相萃取柱的表面增强拉曼检测芯片，其特征在于:下层基片上还设有用于填充固相萃取填料用的填料进料口(9)。4.如权利要求3所述的一种集成固相萃取柱的表面增强拉曼检测芯片，其特征在于:填料进料口(9)底部设有盖板(11)。5.如权利要求1所述的一种集成固相萃取柱的表面增强拉曼检测芯片，其特征在于:坝(4)的底面与中层和下层基片交界面等高。
【专利摘要】本实用新型公开了一种集成固相萃取柱的表面增强拉曼检测芯片，该芯片包括上、中、下三层基片，中层基片设有微流通道(7)、样品检测池(6)和筛板槽(3)，微流通道(7)一端设有样品入口(5)，另一端靠近样品检测池(6)，在样品入口和样品检测池之间设有一个坝(4)和两个筛板槽(3)；上层基片设有进样口(1)、底面设有表面增强拉曼检测基底(2)，其中表面增强拉曼检测基底(2)对准中层基片的样品检测池(6)，进样口(1)对着中层基片微流通道的样品入口(5)；下层基片上设有检测池出口(10)，检测池出口(10)位于样品检测池正下方且连通中层的出样口(8)。本实用新型实现了待测样品的在线拉曼检测和SPE操作的一体化。
【IPC分类】G01N1/40, G01N21/65
【公开号】CN205139018
【申请号】CN201520837768
【发明人】陈启振, 曾勇明, 刘国坤
【申请人】厦门市普识纳米科技有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年10月27日